干擾與反饋、控制的框圖

第四章控制與設(shè)計控制系統(tǒng)的干擾與反饋、控制系統(tǒng)框圖一）什么是干擾因素：1.干擾因素的概念：在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾（interference）因素。一、干擾與反饋案例一：逆風中騎自行車。腳踩的力自行車行使的速度風給定量被控量逆風、順風、上坡路……案例二：飛機飛行。結(jié)論：在控制系統(tǒng)中，干擾因素一定有，可能有一個，也可能有若干個。討論：生活中還有哪些例子說明“控制系統(tǒng)的干擾是存在的，是不可避免的”？馬上行動：在電冰箱的溫度控制系統(tǒng)中，下列情況是否屬于影響其溫度控制的干擾因素？（1）開電冰箱門。外面熱氣進入冰箱將會引起箱內(nèi)溫度變化，屬于干擾因素。（2）電冰箱所在房間的溫度從20℃變到32℃屬于干擾因素。（3）把熱菜或熱飯放入電冰箱中。屬于干擾因素。（4）在冰箱外放一盆冷水。嚴格說這也會引起環(huán)境溫度的變化，但這種變化一般有利于冰箱實現(xiàn)目標，不屬于干擾因素。思考：在下表所列控制系統(tǒng)中，可能存在哪些干擾因素？控制系統(tǒng)干擾因素自動扶梯的升降控制系統(tǒng)利用滑輪組提升重物的控制系統(tǒng)蔬菜大棚的溫度控制

扶梯承載的重力、電機輸出電壓的波動、齒輪間的摩擦力等。滑輪組的摩擦力、電機電源的波動等、繩子和滑輪，重物的重力。外部環(huán)境溫度的變化、大棚保溫材料的保溫性能產(chǎn)生變化等、植物排放的二氧化碳，溫室效應(yīng)。案例分析：

電視機的工作。電視機出現(xiàn)畫面紊亂的現(xiàn)象往往是由于受到外界磁場干擾。比如：近距離擺放的電冰箱、空調(diào)器、電風扇、日光燈等等。他們就是電視機正常工作的干擾因素?？朔@些干擾的辦法就是將家用電器遠離電視機放置。2.克服干擾的基本方法：A、消除干擾在飛機上不能使用通信工具B、減弱干擾電器在使用時遠離其它電子設(shè)備C、提高控制系統(tǒng)性能采用閉環(huán)控制系統(tǒng)3.干擾因素的特點：（1）干擾既存在于閉環(huán)控制中，也存在于開環(huán)控制中。聲控燈開環(huán)控制，除輸入的聲音外，其他聲音就是其干擾因素；空調(diào)房的溫度控制屬于閉環(huán)控制，室外環(huán)境溫度的變化就是它的干擾因素。（2）通常，干擾因素都是作用在控制對象上，其作用是破壞控制系統(tǒng)的平衡——使被控量偏離平衡值。（3）通常，干擾因素不止一個。如自行車速度控制的干擾因素除逆風外，還可能有路面狀況（斜坡、粗糙度）。（4）在進行控制系統(tǒng)設(shè)計時，必須對可能存在的干擾進行全面的調(diào)查和分析.

如果干擾比較經(jīng)常和嚴重，對控制目標影響產(chǎn)生嚴重的后果，就必須考慮抗干擾措施，保證控制系統(tǒng)的正常工作；如果可能存在的干擾不是很嚴重，對系統(tǒng)正常工作影響不大，就可以忽略。因為任何抗干擾措施的實現(xiàn)，都意味著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和成本的增加。（5）對干擾的利用，是指有意對控制系統(tǒng)施加干擾，使控制系統(tǒng)無法達到控制的目標，而不是控制系統(tǒng)本身需要干擾。例如：打狂犬疫苗、軍事演習中對敵方信息指揮系統(tǒng)進行電磁波干擾?；鹋?。冬天冷了，可以在室內(nèi)放火盆，這樣可以使室內(nèi)溫度升高。馬上行動：生活中哪些干擾因素是可以利用的？如何進行利用？二）反饋1.什么是反饋（feedback）？控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程就是反饋（feedback）。[游戲]：在黑板上畫兩張大臉，“四官俱全”，沒有鼻子。然后請一個同學上來“填”鼻子，閉著眼睛畫，位置不對,也不好看。睜著眼睛畫，漂亮?？刂七^程中，沒有反饋環(huán)節(jié)，不能對控制結(jié)果加以修正、調(diào)節(jié)。單向，這是開環(huán)控制?！?/p>

閉著眼睛畫：◆睜著眼睛畫：人腦控制手畫鼻子，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時反饋給大腦，使得大腦準確精細的控制手去畫好鼻子?？刂屏飨蛐纬闪碎]合回路。這是閉環(huán)控制。鼻子的位置閉環(huán)控制系統(tǒng)受影響較小，因為閉環(huán)控制系統(tǒng)能不斷修正控制效果。思考與分析在出現(xiàn)干擾的情況下，開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)哪種受干擾的影響??？為什么？1.繪制框圖的方法：

⑴按下面的順序確定系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)

a——被控對象

b——執(zhí)行器

c——控制器

d——反饋環(huán)節(jié)（對閉環(huán)而言）二、控制系統(tǒng)框圖反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對象輸出量輸入量bacd1.繪制框圖的方法：

⑵確定被控量（輸出量）、控制量、輸入量、反饋量和偏差量。

⑶用帶箭頭的直線表示信息在系統(tǒng)中流動、傳遞的方向與過程。⑷加上比較環(huán)節(jié)（閉環(huán)）二、控制系統(tǒng)框圖反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對象輸出量輸入量bacd控制量2.繪制技巧：自右往左畫：先畫被控對象，再畫執(zhí)行器，接著畫控制器、反饋環(huán)節(jié)，最后畫。連線閉環(huán)，并標注各量。

二、控制系統(tǒng)框圖反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對象輸出量輸入量bacd控制量框圖表示控制器執(zhí)行器被控對象輸入量被控量控制量1、開環(huán)2、閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)控制器執(zhí)行器被控對象給定值輸出量控制量比較器干擾干擾框圖表示小練習：用方框圖將下面的幾個控制系統(tǒng)表示出來。1、供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)2、加熱爐的溫自動控制系統(tǒng)3、人工調(diào)節(jié)液面4、希羅的自動門控制系統(tǒng)1、供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)水位比較器浮球控制器閥門水箱進水量水位2、加熱爐的溫自動控制系統(tǒng)熱電偶控制器加熱器加熱爐設(shè)定溫度比較器熱量溫度3、人工調(diào)節(jié)液面眼睛大腦手、閥門容器給定值比較器液體輸出量液面位置4、希羅的自動門控制系統(tǒng)火爐連動系統(tǒng)廟門門的開/關(guān)相關(guān)量門的開/關(guān)

白天或夜晚光線較亮時，聲控部分不起作用。當光線較暗時，負載電路的通斷受控于聲控部分。電路是否接通，取決于聲音信號的強度。當聲音強度達到一定程度時，電路自動接通，點亮白熾燈，并開始延時，延時時間到，開關(guān)自動關(guān)斷，等待下一次聲音信號觸發(fā)。這樣，通過對環(huán)境聲光信號的檢測與處理，完成電路通斷的自動開關(guān)控制。請畫出該控制系統(tǒng)框圖。走道路燈的聲光控制系統(tǒng)聲光信號聲光檢測控制裝置路燈燈亮/滅開關(guān)練習2：謝謝大家1、交通路口紅綠燈自動控制（根據(jù)車流量大小改變紅綠燈時間）系統(tǒng).

目前所用的交通路口的紅綠燈控制系統(tǒng)一般都是按給定的時序來控制的，因此應(yīng)該是開環(huán)控制系統(tǒng)。對車流量因素的考慮，是在調(diào)查統(tǒng)計的基礎(chǔ)上在設(shè)計給定時序時體現(xiàn)的。其參考框圖如下：設(shè)定好亮/滅時